寧波市特種裝置檢驗檢測中心羅昭強、陳明
迴圈流化床鍋爐由於其獨特的流體動力特性和結構使其具備有許多獨特的優點，如燃料適應性廣；燃燒效率高；高效的脫硫；氮氧化物的低排放；其它汙染物(co、hcl、hf)的低排放；燃燒強度高，爐膛截面積小；燃料製備系統簡單；容易實現灰渣綜合利用；負荷調節範圍大，調節速度快等。近年來，由於可持續性發展的要求得到廣泛的認同，使得迴圈流化床鍋爐的優點日益突顯，應用日益廣泛，目前我市在役及在建的熱電機組總共擁有103臺機組（最大單機蒸發量500t/h,最大額定出口壓力14.9mpa,最高蒸汽出口溫度541℃），其中47台為迴圈流化床鍋爐。
儘管迴圈流化床鍋爐的優點較突出，但實際應用表明迴圈流化床鍋爐的執行可靠性方面在現有技術成果下還尚顯不足，有些問題尚待解決。特別是受熱面磨損問題，故障停爐頻繁，使得其一些固有的優點會打一定折扣，比如鋼材耗量，執行成本，總體效率。由於迴圈流化床鍋爐內的高顆粒濃度和高執行風速，鍋爐部件的磨損是比較嚴重的，我市某些投執行較早的迴圈流化床鍋爐甚至達到了1個月左右就會因水冷壁管磨損爆管停爐一次的狀態。
如此高的故障率確實應引起設計、製造、安裝、執行、檢修、檢驗各方的足夠重視。
一般認為，磨損主要與風速、顆粒濃度以及流場的不均勻性有關。有研究表明，磨損與風速的3.6次方成正比，與濃度成正比。
流場的不均勻性一般與設計、製造、安裝及執行控制有較大關係。經過十來年對我市在用迴圈流化床鍋爐的檢驗實踐，總結了一些常見多發磨損部位及結構等原因分析，共大家參考。(由於水平有限，錯誤難免)
磨損部位一：爐膛底部耐磨可塑料層上沿附近的水冷壁管，此部位由於處於密相區(或附近)，顆粒濃度特別高，也較易磨損。一些設計、製造單位在此處的結構設計中也採用了一些方法來減輕磨損，但問題未得到根本性的改觀。
結構一：採用平台階式(圖1) 美國fw公司在中型超高壓迴圈流化床鍋爐中採用這種結構，設計認為讓耐磨可塑料內壁與水冷壁保持一定距離，上公升不會直接沖刷水冷壁管，且床料在台階上的自然堆積形成楔形(圖1)，可以避免面壁流(向下)中高濃度顆粒直接與此部位的水冷壁管碰撞而產生磨損。實踐中確實也有幾台此型別在用鍋爐該部位磨損速率不大的情況，但磨損速率不大的爐型是燃用灰分較低的石油焦作主要燃料的。
而採用灰分較高的煙煤則還是存在較大的磨損速率。主要在於雖然在耐磨可塑料上沿台階上有自然堆積，但爐膛四壁的下降流大量高濃度粒子流不斷下落對鬆軟的楔形堆積形成一定速度衝擊，在此處碰撞、飛濺，造成對水冷壁管表面氧化膜的破壞，進而侵蝕金屬基體；另外含有一定濃度粒子的上公升流在經過此台階處會形成渦流直接對台階上部的水冷壁管沖刷磨損(圖2，圖3)。
結構二：採用水冷壁管讓管彎曲與耐磨可塑料內面基本平齊(圖4)。 由於安裝工藝方面的難度，使得水冷壁管與內壁不能完全平齊，仍存在上公升流形成渦流對耐磨可塑料上一定範圍水冷壁管的磨損，但比台階式要好一些。
磨損部位二：水冷壁對接焊縫上下。主要原因有焊縫餘高，鰭片補板質量，對接偏差，(對接偏差由製造偏差和安裝偏差兩方面造成，製造廠對幾何尺寸控制不準確，使安裝難以完全控制對接偏差；或安裝單位自身幾何尺寸控制不好，造成對接偏差大)這些都造成區域性的結構不連續，引起沿四面水冷壁內壁向下的高粒子濃度的下降流形成區域性碰撞,直接沖刷焊縫上部(圖5)，或改變下行路線與周圍粒子碰撞後再沖刷焊縫下部管子(圖6)。
磨損部位三：區域性開孔讓管，造成結構不連續，形成對向內突出部件的磨損。(圖7)
磨損部位四：爐膛出口附近水冷壁管。由於一定濃度粒子流在此部位發生流向改變，由順向沖刷變成橫向沖刷，造成水冷壁管單側磨損較嚴重，甚至成深的溝槽狀
(圖8,圖9)。
磨損部位五：無規則的分布。主要與執行控制及風帽損壞等造成流化狀態紊亂(粒子流在爐膛內執行不規則或成湍流態)造成對水冷壁管的橫向沖刷(圖10)。
儘管迴圈流化床的磨損機理較複雜，影響因素也很多，但大部分磨損還是有規律可循的。要減少磨損，可採用：
1. 盡量順向布置水冷壁等受熱面。
2. 爐膛下部耐磨可塑料與水冷壁管過渡部位應盡可能平滑。
3. 盡量避免區域性結構不連續。
4. 區域性磨損部位用厚壁管。
5. 表面處理(噴塗或表面滲氮)等方法。
在設計精心、製造安裝細緻、執行管理到位的情況下，也可以做到磨損量很少，長期不停爐執行。
(我市一單位兩台220t/h迴圈流化床鍋爐無故障停爐連續執行時間最長達300多天。)
2023年1月18日
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